双调Q激光重复频率的依赖特性和激光特性研究

发布时间：2020-06-13 03:21

【摘要】：随着脉冲激光技术的不断发展,各领域对拥有更短脉宽、更高峰值功率的输出脉冲的需求也日益增大。主被动双调Q技术通过同时采用主动Q开关和被动调Q可饱和吸收体,输出脉冲在拥有更加优质的脉冲特性的同时,凭借其可控的输出脉冲重复频率,在军事、医疗、机械加工、遥感测距等方面的应用得到了越来越多的关注和研究。同时,诸如石墨烯、黑磷以及过渡金属二硫化物等各种新型二维可饱和吸收材料的出现,让脉冲激光技术焕发了新的活力。论文基于声光——可饱和吸收体主被动双调Q激光技术,分别采用不同的激光增益晶体和可饱和吸收材料,研究了 1.34μm和1.064μm波段主被动双调Q激光重复频率的依赖特性和激光特性。通过与单被动调Q激光的输出脉冲特性进行对比,分析了主被动双调Q技术对输出脉冲的优化作用。具体研究内容如下:Ⅰ.实现了 LD端面泵浦Nd:Gd0.63Y0.37VO4晶体、声光——V3+:YAG可饱和吸收体主被动双调Q1.34μm波段激光运转,并测量了在不同泵浦功率和声光调制频率下的输出脉冲特性,分析了脉冲特性随声光调制频率改变出现的周期性斜坡现象。采用平面波近似的速率方程,建立了 LD端面泵浦Nd:Gd0.63Y0.37VO4晶体、声光——V3+:YAG可饱和吸收体主被动双调Q1.34μm波段激光运转的耦合方程组,数值模拟与实验结果相符。Ⅱ.实现了 LD端面泵浦Nd:GGG晶体、声光——单层石墨烯可饱和吸收体主被动双调Q1064nm波段激光运转,测量了在不同泵浦功率和声光调制频率下的输出脉冲特性,包括重复频率、脉冲宽度、峰值功率等,分析了主被动双调Q激光重复频率的依赖特性。与单层石墨烯单被动调Q激光相比,双调Q激光能够获得更高峰值功率和更窄脉宽。Ⅲ.利用化学气相沉积法制备了 MoS2可饱和吸收体,并进行了表征,实现了LD端面泵浦Nd:GGG晶体、声光——多层MoS2可饱和吸收体主被动双调Q1064 nm激光运转,测量了不同泵浦功率和声光调制频率下的输出脉冲特性,获得最大平均输出功率100.8 mW,得到最短输出脉宽为150.1ns,最高的峰值功率为33.7W;与单被动调Q激光相比,双调Q激光获得的脉冲峰值功率更高、脉宽更窄,最大的脉宽压缩率为5.3、最高的峰值功率增益因子为21.3。同时,分析了输出脉冲声光调制频率出现的周期性斜坡现象和输出脉宽随声光调制频率出现的先减小后增大的现象。论文的主要创新工作包括:Ⅰ.首次实现了 LD端面泵浦Nd:Gd0.63Y0.37VO4晶体、声光——V3+:YAG可饱和吸收体主被动双调Q1.34μm波段激光运转,分析了脉冲特性随声光调制频率改变出现的周期性斜坡现象,数值模拟与实验结果相符。Ⅱ.首次实现了 LD端面泵浦Nd:GGG晶体、声光——单层石墨烯可饱和吸收体主被动双调Q1064nm波段激光运转,研究在不同泵浦功率和声光调制频率下的输出脉冲特性,分析了主被动双调Q激光重复频率的依赖特性。Ⅲ.首次实现了 LD端面泵浦Nd:GGG晶体、声光——多层MoS2可饱和吸收体主被动双调Q1064 nm激光运转,研究了不同泵浦功率和声光调制频率下的输出脉冲特性,分析了输出脉冲声光调制频率出现的周期性斜坡现象和输出脉宽随声光调制频率出现的先减小后增大的现象。
【图文】：

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【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN24

【参考文献】

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本文编号：2710560